|
|
9#
楼主 |
发表于 2011-4-29 10:27:16
|
只看该作者
应用背景： 绿色家电是当今家电产业的发展趋势之一。所谓绿色家电是指家电的生产和消费能够降低对生态环境的破坏，减少资源浪费。白炽灯由于具有耗电量大，耐久性低，使用寿命短等缺点，已经不符合这种家电的发展趋势。Philips公司开发的小型荧光灯（CFL：Compact Fluorescent Lamp）是白炽灯良好的替代产品。它具有省电，使用寿命长，易回收再利用和环保的优点。
% A( s: j1 ?( r* ~2 T
) P6 o c4 x- H, E* r7 g! K2 ^3 {
/ T9 s" ^' ~7 Q" }; ~% B3 z; t
- ^. \6 d u7 |: D有何经济效益和社会效益：光灯具有省电，节能的优点，有很高的经济效益和社会效益。1997年的一份调查显示：1994年全年共销售了20亿只Philips小型荧光灯，并且以每年15-20%的速率稳步增长。这些荧光灯至少10倍寿命于相同功能的白炽灯。也就是说，相当于200亿只白炽灯。而且，一只18W的Philips小型荧光灯相当于75W的白炽灯，节省了3/4强的电能。可以算出，一只荧光灯可以节约约200升用于发电的石油。
+ j% H! g9 _/ r& t$ M0 F- R, @4 l2 S
% R9 Y' g' z8 B/ B1 P问题描述：荧光灯的发光原理是，荧光灯管里充满了水银蒸气，灯管内壁涂有荧光剂，水银蒸气受高压电激发使电子跳脱出来，部分电子撞击荧光剂后发出白光。长期使用的情况下，荧光灯往往亮度变弱。这是由于真空玻璃管吸收水银蒸气，造成管中的水银蒸气不断减少。这不仅削弱了荧光灯的亮度，而且缩短了荧光灯的寿命。由此可见，如果管内水银蒸气量过少，会降低荧光灯工作的可靠性，使产品在市场上缺乏竞争力。由于对真空玻璃管的水银吸收率缺乏真实的统计数据，以及不精确的制造技术，传统的荧光灯往往填充过量的水银蒸气，造成了物质上的浪费。如果荧光灯管破损，大量的水银蒸气释放出来，对环境和人体的损害是非常大的。但是，降低管内的水银蒸气量会增加电能的耗费。因为为了保证亮度，需要增加能量以激发出更多的电子。
) t; d% r: W8 L7 z+ `* X- F; t& R7 t6 X- s6 k0 K A) ?. o
系统存在的技术矛盾有：为了保证荧光灯亮度的稳定性，就不得不增加水银蒸气的量；减少水银蒸气的量，有利于环境保护，但降低了荧光灯工作的可靠性；减少水银蒸气的量，有利于环境保护，但增加了能量的耗费。 / T- \$ [4 Y( h& ^+ o6 S& b
* f9 E5 g. ^& z. R2 y D3 a系统存在的物理矛盾有：对水银蒸气的量同时具有多和少的要求。 1 V* ~2 ~! t+ k( u \, {& y- B
$ a1 A2 b; `# a ?3 [. l7 {) X
解决思路和关键步骤： 6 _, I, s( ?* {9 K% {2 I
9 B8 t, H! n9 V0 E- _* z `
本例可以使用TRIZ矛盾矩阵和原理来分析，解决问题。
3 r; a7 b& H4 v7 M# m6 U) n5 e/ l, N) s' {) V
使系统性能提高的技术特性是：
8 J# A. W* U/ L# e4 r" s1 F$ V3 \* g4 x9 E" @) S# |
1.物质的量
" `+ e% \: e8 |9 z( _2 i
! j. u2 V; j. N9 c2.作用于物体的坏的因素 * m! t4 {4 ?4 Y# I" G
# `4 P% w _: _1 L: g使系统性能降低的技术特性是：
- K+ h4 A5 L7 l2 N% S7 ~ E c
' w& ~& [0 ^8 d' `# X1. 可靠性 ( B$ Q* k8 o1 F8 N: S! p" A
% P! q1 D* v5 x0 }9 l ~) y
2. 能量的浪费
* r: P4 c! ?7 D9 L7 ^1 d! J& i# S& R% P) z
3. 静止物体使用的能量 2 o; m& F+ A) _3 C3 V
2 U$ w1 g4 d- E4 J: P
这样，得到三组技术矛盾：
& P+ b3 c, f9 x) p; r
; |$ ~$ h' M P+ ~, w+ e! W- v1. 减少水银蒸气的量（物质的量），但荧光灯工作的可靠性降低（可靠性）。 ! ]- Z- Q! p7 N& a
- d/ }& z3 t* E- ]; Y
2. 减少水银蒸气的量（物质的量），但需要耗费更多的电能（能量的浪费）。
5 |$ Z/ E p) _$ X* e$ u
5 h, d, E/ F" f2 u# C3. 有利于环境保护（作用于物体的坏的因素），但荧光灯使用的能量增加了（静止物体使用的能量）。 5 ?$ n& R4 q- M. S& i
0 c8 F. D; l, D" e2 p对这三组技术矛盾分别运用技术矛盾解决矩阵的方法，得到3个创新原理提示以开拓思路：
4 X9 f" Y7 M' j9 p+ s9 z" K, M0 z4 r; h3 _
1. 减少水银蒸气的量（物质的量），但荧光灯工作的可靠性降低（可靠性）。 b& e9 ~6 o! Y2 ^! I- ]. s
' b7 Z) b, x n( {8 H- Q由技术矛盾矩阵[物质的量/可靠性]得到28#创新原理提示：机械系统的替代
8 d% v6 j+ d3 ]& `/ j
) L8 P6 j$ M- i0 _9 o5 Q" I2. 减少水银蒸气的量（物质的量），但需要耗费更多的电能（能量的浪费）。
6 h) [9 J2 H3 I& z+ N4 Q4 O
) _7 A: Q$ }5 A& |5 U0 o由技术矛盾矩阵[物质的量/能量的浪费]得到7#创新原理提示：嵌套 ) _2 p' Z% J ~
" b9 }$ w- m6 _+ `+ W, F4 _3. 有利于环境保护（作用于物体的坏的因素），但荧光灯使用的能量增加了（静止物体使用的能量） 0 W# _3 x, f1 J4 m9 j4 a" J- ], v
! M- m) e/ F) B+ I9 k/ h. s* J8 s& q
由技术矛盾矩阵[作用于物体的坏的因素/静止物体使用的能量]得到37#创新原理提示：热膨胀 # T! u( T6 v5 d$ Q' A" q
3 D; e8 K- s+ P7 O% H! Y最终结果：在创新过程中应用了7#，28#和37#创新原理。
' `5 c+ F Q$ T, q. ^
' ?$ l1 M: x" k2 dA 应用7#创新原理
& v3 M: ]) \0 F H* M: [" N# M, X
, u9 r/ Y& L! k: ?解决方案：在真空管的里面内嵌一个玻璃囊。
+ ? s+ w. a6 L
4 E+ ^& V" T* R. ]3 g; mB应用28#创新原理 ' S/ i2 D0 h' C9 C
9 r2 g, ^9 w6 l/ i
解决方案：用高频的电磁场来打破这个玻璃囊。
8 G9 r4 Y, r% M; V% j7 [/ L& V1 [& o. F' R/ P4 ?" t* U
C应用37#创新原理 8 \9 F- C3 J! ~8 O8 t* |
, L/ Q; i/ S6 J/ T7 q' _
解决方案：利用金属线和玻璃囊的热膨胀系数的不同释放水银蒸气。 7 E& S9 ?- L- v0 I5 z/ s
( M* z; O+ U% E! Z" t% H; L
6 `- Y( E2 [/ E% m0 k' P ( J6 }" F7 ^+ ?7 x9 a' a9 S- n
结论
+ y% D$ t9 [- F$ H. L. d
+ C+ h: t+ m+ k2 i经过计算满足性能要求的最小剂量的水银蒸气被密封在玻璃囊中。在玻璃囊的内壁上嵌着金属线圈。该玻璃囊被内嵌在真空管的一端。荧光灯被制造出来后，通过一个高频的电磁场来加热玻璃囊。由于玻璃囊和金属线圈的热膨胀系数不一样，使得金属线圈能够切断玻璃囊，释放出水银蒸气。同一般的荧光管相比，用这种新的制造技术，至少可以减少75%的水银含量，减少了对环境的污染。
) m* t I7 q+ c
7 ?: E6 X: V7 g! L" ^ |
|
发表于 2011-4-25 09:32:00
QQ好友和群
收藏
淘帖
问题专业，描述清楚
伸手党/灌水/看不懂
